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足球為什么能繞過人墻射入球門,分享弧線球的原理

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1#
發(fā)表于 2022-12-21 15:09:22 | 只看該作者 |倒序瀏覽 |閱讀模式
4 l) _5 I; j. n

% j$ m( r# E; }' T' n6 V
球為什么不走直線,而是向左或者向右走了弧線的步伐吶?
% @8 e; y4 z6 v  I

1 T9 `% K- l( e# Y) _2 u: n當球旋轉著前進時,空氣繞過它的流動不對稱,產(chǎn)生側向力,于是球走過一條曲線的路徑。
( H: G/ c4 W( C4 Q2 q4 u" {

: h5 D5 _# v1 p* L2 L以球心為參考系,氣流吹過旋轉的球時,會對球產(chǎn)生橫向力。其原理和機翼升力的原理是相似的,只用伯努利定律并不能很好地解釋,更重要的是科恩達效應。和機翼有所不同的是,分析機翼升力時可以不考慮粘性力,而分析旋轉球的橫向力時則必須考慮粘性力。所以這個問題比機翼的原理復雜一些,需要同時考慮粘性力、科恩達效應和伯努利定律。1 m1 _3 @: c: w0 C
$ w2 G4 z" L( ?7 E+ W3 J& c0 G2 [. |
上面的解釋中,說旋轉的球帶動表面的空氣旋轉,使流過球兩側的空氣速度不同,這個說法本身也不能算完全錯誤,只是這種兩側速度不同并不是直接由球表面拖動產(chǎn)生的。
& a5 c" F( x% L; B2 ~2 |8 n
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參考下面的圖,確實是球的旋轉帶動了表面的空氣,使球上下兩側的流動不對稱而產(chǎn)生的橫向力,這種不對稱集中體現(xiàn)在:
: ]+ q6 J0 ?0 e6 V2 C
! ]* U+ I! A* r. V% v% f
1. 旋轉的球把更多前方流過來的空氣導向上側,所以前分叉點位于中心線下方。% \% X" H- t; u5 y7 Q
) g" B4 B8 ~6 C9 e
2. 上側的分離點由于壁面對氣流的助推作用而延后,下側的分離點由于壁面對氣流的阻礙作用而提前。3 v" a* ~) j8 e
& t) s8 y& G1 W1 v+ {- h: a$ l
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5 u- @2 K$ o2 C; w- Y+ t( U3 e! z. j

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和解釋機翼升力原理類似,弧線球橫向力的原理也可以從兩種角度來解釋。: w' \) y+ p9 |" c/ y$ r' S

- R3 M7 o! \0 k4 ]0 u$ g/ u- E+ j一種解釋是旋轉的球兩側的壓力分布不對稱,一側壓力低,另一側壓力高,從而產(chǎn)生橫向力。
1 P8 s. x5 N$ X/ ^: m$ C' b
3 i8 Z, O9 ~! D; a, D" ^3 c
另一種解釋是旋轉的球把流過它的氣流導向一側,根據(jù)牛頓定律,球就獲得朝相反方向的作用力。
' i; H2 C# V) R/ m. y

' m$ P+ e+ U7 y4 c前面的解釋迫不得已使用了邊界層分離的概念,對于沒有學過流體力學的人可能不好理解。不過從字面意思應該大概可以明白就是氣流和壁面分離,之后不再沿壁面流動了的意思。4 Q' M$ [( d1 [5 q0 j
) L9 A( o8 x& x2 ?
實際球類運動中是一定存在邊界層分離的,不過即使沒有邊界層分離,旋轉的球仍然會受到橫向力,實際上多數(shù)可以找到的解釋就是針對這種沒有分離的流動解釋的。這里把前面的圖再放一次,可以看出,在下圖中,球的旋轉使氣流的前分叉點和后交匯點都偏向左邊。于是整個右側的流線要彎曲得多,和機翼類似,右側的氣流壓力低速度快。5 l2 X  Z0 c7 {3 U9 B4 F$ M; n, q

3 }" z6 K% k! r2 m; g

- `1 z4 }3 }, P6 N5 V0 g5 P
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2#
發(fā)表于 2022-12-21 15:50:55 | 只看該作者
香蕉球

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3#
發(fā)表于 2022-12-21 16:30:48 | 只看該作者
還有一種電梯球,到門前突然下墜
4#
發(fā)表于 2022-12-21 16:35:55 | 只看該作者
還有一種搖擺球,會變向的
5#
發(fā)表于 2022-12-21 17:18:00 | 只看該作者
還可以這樣,
6#
發(fā)表于 2022-12-21 17:41:03 | 只看該作者
還有一種乒乓球,會回旋,打過去自已跳回已方臺面。
7#
發(fā)表于 2022-12-28 13:35:40 | 只看該作者
學習一下
8#
發(fā)表于 2023-8-7 16:01:30 | 只看該作者
還有一種回旋鏢,會回到自己手上
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